Medatec Signal

Acquisition, traitement et analyse des signaux de l hipolysomnographie.

MEDATEC France

Un examen de polysomnographie enregistre de nombreux signaux :

- signaux lectrophysiologiques : EEG, EOG, EMG, ECG

- des signaux respiratoires : flux, efforts,des signaux respiratoires : flux, efforts, ronflement, saturation, position

Les signaux lectrophysiologiques

EEG, EOG, EMG, ECG

Leur acquisition ncessite une chane de mesure

CHAINE DE MESURE

Une chaine de mesure lectrophysiologique dcomprendra :

- un capteur ou transducteur (lectrode)p ( )- Une amplification

Un systme de mise en forme (filtrage en- Un systme de mise en forme (filtrage en particulier)U d di i li i d- Un systme de digitalisation et de visualisation

CAPTEURS

Si tous ces dispositifs ont leur importance, il en est un, souvent nglig, sur lequel repose toute la qualit de linformation recueillie : qle capteur et son interface avec le corps humainhumain.

CAPTEURS

La mesure des potentiels lectro-physiologiques passe ncessairement par latransduction dun courant ionique (surtoutq (Na+ et Cl-) en courant lectronique.Llment transducteur sappelle uneL lment transducteur s appelle unelectrode.

CAPTEURS

Le fonctionnement de cette lectrode sexplique d i i dl hi ipar des principes dlectrochimie:

Tout conducteur mtallique M plong dans une solution qui contient des ions Mn+ du mme mtal qest le sige dune raction chimique qui squilibre pour un potentiel E entre llectrode et q p pla solution, dfini par lquation de Nernst :

CAPTEURS

E=E0 + (RT* log A(Mn+))/nF avec :

- Eo potentiel de demi cellule caractristique de linterface considr et donn dans les tables dlectrochimie (ex Ag/AG+ : 0 799V)Ag/AG+ : 0,799V)

- R constante des gaz parfaits- T temprature absolue (K)T temprature absolue ( K)- N valence de lion- F nombre de Faraday- A(M+) activit de lion gale la concentration pour les

solutions dilues

CAPTEURS

Les potentiels gnrs entre une lectrode et un lectrolyte sont parfaitement stables temprature constante si les couches pioniques qui entourent llectrode ne sont pas perturbes Si ces couches sont dtruitespas perturbes. Si ces couches sont dtruites mcaniquement le potentiel peut changer d i l t i j dune manire alatoire jusqu ce que lquilibre soit de nouveau atteint.

CAPTEURS

Dans un systme qui mesure des potentielscompris entre quelques dizaines de v etcompris entre quelques dizaines de v etquelques mV, une telle perturbation quipeut tre de lordre du Volt rend la mesurepeut tre de lordre du Volt, rend la mesureimpossible (artefacts de mouvement)

CAPTEURS

Dans le cas dune mesure entre deux lectrodes strictement identiques, les deux potentiels dlectrodes opposs se p ppcompensent et le rsultat est nul sur la mesure Par contre si une dissymtrie existemesure. Par contre si une dissymtrie existe la mesure en sera affecte.

CAPTEURS

Si cette lectrode est connecte un systme de l i imesure et traverse par un courant, celui-ci va

modifier le potentiel dquilibre selon un h l l POLARISATIONphnomne complexe appel : POLARISATION.

Pour lutilisateur ce phnomne conduit des variations dans les mesures ralises partir dun mme potentiel physiologique. Les constructeurs se sont particulirement attachs rduire cette polarisation.

CAPTEURS

Llectrode la plus rpandue est constitue dune plaque dargent recouverte dun film de chlorure dargent appele communment g pplectrode Ag/AgCl. Cette lectrode possde lavantage dtre trs peu polarisablel avantage d tre trs peu polarisable.

CAPTEURS

Il est important de rappeler que le choix deslectrodes doit tre effectu de faonrationnelle. Si les recommandationsdutilisation et de mise en place ne sont pasrespectes la mesure effectue pourra trerespectes, la mesure effectue pourra trede trs mauvaise qualit (prsence de bruit

ti li )en particulier)

CAPTEURS

Si llectrode de mesure doit avoir uneimpdance faible (quelques KOhms) il estimportant galement que limpdancep g q pdentre de lamplificateur soit maximum.Cela permet de minimiser les courants quiCela permet de minimiser les courants quicirculent et de conserver pour la mesure laf d t ti l lforme du potentiel rel.

CAPTEURS

On parle pour lacquisition de signauxlectrophysiologiques dimpdance et nonpas de rsistance car les signaux sont dep gtype alternatifs et non pas continus.Limpdance varie en fonction de laL impdance varie en fonction de lafrquence. Il est courant de mesurerli d f d 15 Hlimpdance une frquence de 15 Hz

CAPTEURS

Pour mesurer limpdance on envoie unfaible courant de 15 Hz par une lectrode(la terre par exemple) et on rcupre un( p p ) psignal au niveau des lectrodes actives.Lattnuation du signal est alorsL attnuation du signal est alorsproportionnelle limpdance

AMPLIFICATION

Les signaux mesurs sont trs petits delordre de quelques microvolts quelquesl ordre de quelques microvolts quelquescentaines de microvolts. Il faut donc lesamplifier fortement avant de pouvoir lesamplifier fortement avant de pouvoir lestravailler.

Amplification

Schma classique dune chaineSchma classique d une chaine damplification

AMPLIFICATION

Amplification

Il convient de distinguer les montagesIl convient de distinguer les montages bipolaires et rfrentiels (monopolaires)

AMPLIFICATION

Les EEG sont classiquement acquis en montage rfrentiel

Les EOG peuvent tre acquis en bipolaireLes EOG peuvent tre acquis en bipolaire (un seul canal) ou en rfrentiel (2 canaux)

i j bi i Les EMG mentonnier et jambier sont acquis en bipolaire

LECG est acquis en bipolaire.

AMPLIFICATION

FILTRAGE

Le signal lectrophysiologique est soumis laction dun filtrage, Celui-ci prcise les frquences du trac original destin q glanalyse qualitative et quantitative.

FILTRAGE Le filtrage a son importance :

Il limite lanalyse aux seuils grapho lments que- Il limite l analyse aux seuils grapho lments que lutilisateur jugera comme significatifs pour lexamen envisag. Il soulagera par l mme le g g ptravail de lordinateur lors des traitements ultrieurs.

- Il participe l'limination de grapho lments indsirables (lents ou rapides) en particulierindsirables (lents ou rapides) en particulier dorigine artfactielle

FILTRAGE

Filtrage et frquence dchantillonnage sont lis. Il ne sert rien davoir une frquence leve si le signal est filtr fortement. g

FILTRAGE

Le filtrage peut tre obtenu par :

- Mthode lectronique : composants lectroniques d l d i i i D l filde la carte dacquisition. Dans ce cas le filtrage est dfinitif.M h d h i l l i i l- Mthode mathmatique : cest le logiciel informatique qui filtre le signal. Les filtres peuvent tre modifis ou enlevs lors de lapeuvent tre modifis ou enlevs lors de la relecture.

FILTRAGEFILTRAGE Filtrer un signal = en enlever une partie (qui ne nous intresse pas)g p (q p )

En polysomnographie, tous les signaux sont filtrs pour les rendre lisibles.

Filtres courants : passe-bas, passe-haut et notch

Passe-bas : enlve les variations rapides dun signalP h t l l i ti l t d i lPasse-haut : enlve les variations lentes dun signalNotch (ou secteur): limine une frquence particulire (interfrences 50Hz secteur)

Un filtre a une frquence de coupure Fc au dessus/en dessous/ laquelle il limineUn filtre a une frquence de coupure Fc au dessus/en dessous/ laquelle il limine

Parfois le mot CONSTANTE DE TEMPS est utilis ; identique un filtre passe-haut, sauf pour les units utilises :p

TC (en s) = 1 / ( 2 * PI * Fc ) (en Hz)

1 l i i if 0 16 H 1 s est plus intuitif que 0.16 Hz

FILTRAGE Les valeurs de filtre classique pour sont :

ElectroniquesElectroniques

- Filtre secteur : 50 ou 60 Hz- Filtre secteur : 50 ou 60 Hz- Filtre passe bas : 100, 70 Hz - Filtre passe haut : DC, 0.16Hz, 0,5HzFiltre passe haut : DC, 0.16Hz, 0,5Hz

Numriqueq- Passe haut : 30, 40 Hz- Passe bas : 0,3, 0,1 Hz

FILTRAGE

Le filtre passe haut et le filtre passe bas Le filtre passe haut et le filtre passe bas dtermine la bande passante exprime en Hertz.

FILTRAGE La coupure basse permet damliorer la stabilit de la ligne

de base en liminant les trs basses frquences Elle doitde base en liminant les trs basses frquences. Elle doit tre de lordre de quelques centimes quelques diximes de Hertz. Elle est souvent exprim en secondes. Sous cette f ll t d it l t i t l liforme elle traduit le temps ncessaire au retour la ligne de base aprs une saturation du signal dentre (en fait temps compris entre 90% et 10% de lexcursion maximale) p p )Plus cette constante de temps est leve (ou plus la frquence de coupure basse est faible) et plus la distorsion du signal est faible dans le domaine des basses frquence;du signal est faible dans le domaine des basses frquence;

FILTRAGE

La frquence de coupure haute traduit la La frquence de coupure haute traduit la distorsion dans le domaine des hautes f ll d i d l d dfrquences. Elle doit tre de lordre de 70 100 Hz

FILTRES lFILTRES - exemples

Passe-bas

Passe - haut (constante de (temps)

Echantillonnage

Pour pouvoir accder lordinateur, le signal l i d i i i lanalogique doit tre converti en un signal

numrique. Cette numrisation seffectue laide d i l i di i ldu convertisseur analogique digital.

Pour ce faire, le convertisseur prlve des instants prcis fixs par le programme, un chantillon chiffr de lamplitude du signal pr filtr. Chaque chantillon est ensuite stock dans la mmoire de lordinateur.

ECHANTILLONNAGE

Le signal analogique et continu se transformeLe signal analogique et continu se transforme en un ensemble de valeurs chiffres

di i d li ddiscontinues, correspondant aux amplitudes chantillonnes du signal original.

ECHANTILLONNAGE

Dans cet chantillonnage interviennent deux i lparamtres essentiels :

- Lintervalle de temps qui spare deux numrisations successives : t et la frquence qdchantillonnage 1/ t qui en dcoule

- La plus petite valeur physique chantillonableLa plus petite valeur physique chantillonable

ECHANTILLONNAGE

Les frquences dchantillonnages les plus ili utilises sont :

100, 200, 256, 512 Hz

Il existe une frquence limite basse dchantillonnage fix par le thorme ded chantillonnage fix par le thorme de Shannon : 2 fois la frquence maximale du signal.

ECHANTILLONAGE

La plus petite valeur chantillonable

Ceci fait appel la notion de : nombre de Ceci fait appel la notion de : nombre de bits de digitalisation.

ECHANTILLONNAGE

En informatique, une case mmoire ne peut t i d l 0 1 Sicontenir que deux valeurs 0 ou 1. Si nous

mettons deux cases mmoire ensemble nous i 4 l diff 00 01pouvons avoir 4 valeurs diffrentes : 00, 01,

10 et 11. pour 3 cases mmoire nous avons h i b d d8 choix. Pour un nombre de cases de n nous

aurons 2n choix possibles. Le nombre classique en informatique est de digitaliser sur 16 bits ce qui fait 65536 valeurs.

ECHANTILLONNAGE

Prenons maintenant un signal analogique variant 0 1 V i l di i li 16 bientre 0 et 1 V, si nous le digitalisons sur 16 bits

nous aurons lorsque le signal sera : 0 nous aurons comme valeur 0 1 nous aurons comme valeur 65536 Ce qui veut dire que nous sommes capables de

diffrencier le signal par pas de 1/65536Vdiffrencier le signal par pas de 1/65536V

ECHANTILLONNAGE

Donc plus le nombre de bits de Donc plus le nombre de bits de digitalisation est important plus la dfinition

d i l di i l idu signal digital est importante.

ECHANTILLONNAGE

La digitalisation fait donc appel

- La frquence dchantillonnage- Le nombre de bits de digitalisation

VISUALISATION ETVISUALISATION ET TRAITEMENT

Les signaux acquis sont stocks sur le Les signaux acquis sont stocks sur le disque dur de lordinateur. Les fichiers

l ignrs peuvent tre volumineux.


Le premier traitement subi par les donnes est leur visualisation sur lcran de lordinateur en temps relvisualisation sur l cran de l ordinateur en temps rel.

Les logiciels utiliss permettent de rgler les amplitudes, g p g p ,de filtrer les signaux, de reprsenter des pages de dure variable (10, 20, 30, . Secondes)D l Dannoter le trac,

Dactiver des actions : YO, YF De modifier le montage cest dire lordre des oies De modifier le montage cest--dire lordre des voies


La visualisation ncessite un cran de bonne qualit. Il doit possder une rsolution suffisante. Un cran est caractris par :

- Sa taille : 17, 19, 20, 22 pouces

- Sa dfinition, cest--dire le nombre de pixels en horizontal et le nombre de pixels en vertical : 800x600, 1024x768, 1280x1024, 1600x1200, 1680x1050

- Sa vitesse de rafraichissement donne en Hz. Plus cette valeur est grande plus limage est nette et non scintillante (valeur classique 70H )70Hz)


Lcran standard actuellement est un 19 L cran standard actuellement est un 19 pouces avec une rsolution de 1280 x 1024


Attention aux crans 16/9 qui donnent une Attention aux crans 16/9 qui donnent une image tire en horizontale


Le trac stock peut tre transfr la fin de lacquisition sur un poste de relecture, un serveur, un disque dur externe, une cl USB , q , pour permettre sa relecture.


Le trac est ensuite relu aprs uneventuelle analyse automatiqueventuelle analyse automatique(hypnogramme, recherche vnementspneumo neuro cardio )pneumo, neuro, cardio)


Le programme de relecture permettra de :

- faire ou modifier lHypnogramme- ajouter, supprimer, modifier les vnements respiratoires.- ajouter, supprimer, modifier les vnements neurologiques- Reprsenter les paramtres sous diverses formes : courbes

de tendancede tendance- Deffectuer des analyses plus pousses : analyse spectrale,

cartographie, analyse RR, analyse variabilit RR, analyse SAO2SAO2

- Dimprimer un rapport configurable

Signaux dune polysomnographieSignaux lectriques gnrs par le corps humain et capts par des lectrodes :

EEG, EOG, EMG, ECG

Signaux mesurs laide de capteurs :

Effort respiratoire (thoracique et abdominal)

Fl d i b lFlux dair naso-buccal

Saturation en oxygne dans le sang (SaO2) et pouls (PR)

Sons trachaux (ronflement/respiration)So s ac au ( o e e / esp a o )

Mouvements des jambes / des bras

Position corporelle (dos/gauche/droite/ventre)

Pression Cpap

Pneumotachographe (dbit et volume calibrs)

M t f t lMouvements fosse sternale

Temps de transit du pouls

pH, CO2 expir, pression sophagiennep , p , p p g

et beaucoup dautres...

Signaux neurophysioligques : EEG, EOG, EMG menton

Signaux lectriques gnrs par le corps, capts laide dlectrodes. Calibrs.

But : dterminer si le patient dort, en quel stade de sommeil, et combien de fois il sveille (mme durant un temps trs court = microveil).

Ce sont les signaux de rfrence, qui nous donnent linformation primordiale : quelle tait la qualit de sommeil de mon patient ?

Valeurs normales: amplitude cste temps passe-bas

EEG et EOG 10..250 V() 1 s 35..70 Hz (sommeil : activits < 25Hz) ( ) ( )

EMG 5..200 V 0.01s 70 Hz

() 1V = 1/1.000.000 me de Volt

Exemples :voir plus tard( )

ECGSignal lectrique gnr par le corps et mesur laide dlectrodes. Calibr. En PSG on se contente dhabitude dune seule drivation.

B t dt ti d t bl d th (b d di t h di t t l )But : dtection de troubles du rythme (bradycardies, tachycardies, extrasystoles)

Valeurs normales: amplitude cste temps passe basECG 0 5 2 mV 5s 70 HzECG 0,5..2 mV 5s 70 Hz

Lanalyse de lintervalle R-R par logiciel peut apporter beaucoup dinformation :

Exemple :

Signaux respiratoires (1)gEFFORT RESPIRATOIRE- 2 canaux : thorax et abdomen

- il existe plusieurs types de capteurs; le plus utilis : piezo.

- alternative : plethysmographie inductive (calibration ? Dpend de la position, donc pas utile en sommeil)

- Filtres : 10s - 10Hz

FLUX NASO-BUCCAL (NAF)

- temprature (thermistance, thermocouple) : non-linaire; trs utilis depuis longtemps; filtres 10s - 4 Hz - variation de pression : peut tre rendu quasi linaire; meilleure rponse (plus rapide) ; filtres 10s - 20Hz

si linaris, il peut tre intgr et donne alors un VOL2P, image fiables a s, peut t e tg et do e a o s u VO , age ab edes volumes respiratoires.

Signaux gnrs par des capteurs. BUT : dtecter les apnes, hypopnes et autres anomalies respiratoires

Effort respiratoire et NAF : exemple normalp p

2 min

Remarque : les chelles damplitude sont compltement arbitraires, ces canaux ne sont pas calibrs.

Effort respiratoire et NAF : vnementspAPNEE : NAF plat

HYPOPNEE : Diminution de la ventilation > 66 % (NAF)

apne hypopnes2 min

Signaux Pneumo (2)gSATURATION EN OXYGENESignaux gnrs par un capteur (adultes : doigt; bbs : pied) qui mesure la transmission de l i t i f d l l d % d d llumire rouge et infrarouge, do calcul du % doxygne dans le sang.

Signal lent (1 valeur chaque battement cardiaque). Filtres : DC (0 Hz) - 1Hz. Calibr. Valeurs normales : 90..100%, plus bas dans de nombreuses pathologies respiratoires.

BUT : valuer leffet des vnements respiratoires sur la saturation en oxygne; mesurer la saturation moyenne lveil/en sommeil; dtecter les hypopnes (4% de descente)

EXEMPLE

Remarquez le dlai entre qles signaux respiratoires et la SAO2 (environ 15s dans lexemple)

3 min

Signaux Pneumo (3)SONS TRACHEAUX (Phono)Signal gnr par un capteur (microphone, sur le patient et/ou dans la pice).

S bi lib bl (dB) l i ffi i i (ORL)Son ambiant : calibrable (dB) --> valuation efficacit traitement (ORL)

Son mesur sur le patient : pas calibr, mais bien plus sensible (stthoscope)

BUT : valuer les pathologies respiratoires. Aider au scorage des apnes/hypopnes.BUT : valuer les pathologies respiratoires. Aider au scorage des apnes/hypopnes.

Remarque : certains systmes enregistrent le son du stthoscope et permettent de le rejouer.

EXEMPLE

Remarquez laugmentationRemarquez l augmentation des ronflements durant les hypopnes.

Echelles arbitraires, non calibr.

2 min

Signaux Pneumo (4)gPOSITION CORPORELLESignal gnr par un capteur sur le patient.

Quatre positions : dos/gauche/droit/ventre. Parfois rduit 2 : dos/pas dos.

BUT : corrler les vnements pneumo/le ronflement/la qualit de sommeil avec la position.

EXEMPLE

Chaque trait = 1 apne ou hypopne

couch sur le dos, ce patient fait de multiples apnes, dsature et natteint jamais le sommeil profond ou paradoxal.

100 l t

profond ou paradoxal.

100 = sur le cot

0 = sur le dos

8 heures (nuit entire)

Signaux Pneumo (5)gPression CPAP : connect au masque Cpap par un tuyau. Calibr en cmH2O. Canal lent (DC-1 Hz). Valeurs normales 0..15 cm H2O.BUT : contrler lappareil Cpap. Corrler vnements/qualit sommeil avec le niveau de pression appliqu.p pp q

CO2 expir : mesur au nez par une canule. Calibr en mmHg.Filtres : DC-20Hz. Valeurs normales : EtCO2=30..50mmHg.BUT : pathologies affectant la rgulation du taux de CO2.

PNEUMOTACHOGRAPHE : mesure calibre des dbit et volume respiratoire. Le patient doit tre quip dun masque connect un mini-cne de mesure (ceci peut tre le masque Cpap si prsent).

Filtres : DC..20Hz. Valeurs normales de dbit: 500..1500ml/s maximum.

BUT d i f i d h d li i i d dbi CBUT: dtection parfaite des hypopnes et des limitations de dbit, mme sous Cpap. Rglage optimal de la pression Cpap. Mesure calibre de la ventilation.

Signaux Pneumo (6)Pression sophagienne : capteur invasif, plac dans lsophage. Calibr en cmH2O. Filtrages : DC-20 Hz Valeurs normales +10 -70 cm H2OFiltrages : DC-20 Hz. Valeurs normales +10..-70 cm H2O.BUT : mesure prcise des efforts respiratoires. Corrlation entre pression intra thoracique et qualit du sommeil.

Mouvements de la fosse sternale : capteur plac sur la fosse

sternale, mesurant les mouvements/les dpressions ce niveau.Filtres : 5s-20Hz. Non calibr.BUT : mesure non invasive des variations de pressionBUT : mesure non invasive des variations de pression intra thoracique lors defforts respiratoires. Dtection des syndromes de rsistance accrue des voies ariennes suprieures (UARS)(UARS).

PTT, PVC, HR : voir plus tard.

Mouvements/EMG des membresMouvements/EMG des membresCapteur de mouvement : capteur plac sur le poignet/la cheville qui indique chaque mouvement des membres. Non calibr.

EMG : lectrodes sur les muscles jambiers/du bras, mesure du tonus musculaire. Calibr lectriquement (non corrl lamplitude du mouvement). Filtres : 0.01s - 70Hz.p )

BUT : dtection de myoclonies nocturnes.

Exemple dEMG2

mouvement

Exemple d EMG2

(remarque : artfact cardiaque ; le capteur de mouvement donne un signal plus propre)

8 sec

EEG : montage et rfrence (1)G : o ge e e ce ( )Ds lapparition de lEEG, la standardisation des positions des lectrodes sur la tte simposait Standard international : systme 10/20tte s imposait. Standard international : systme 10/20.

Ce systme dfinit 19 (ou 21) endroits sur la tte avec des noms fixes. Les noms refltent les structures sous-jacentes du cerveau (Fronto-Parital FP, Frontal F, Central C, Parital P, Temporal T, Occipital O). Noms impairs= gauche, noms pairs = droite.gauche, noms pairs droite.

EEG : montage et rfrence (2)G : o ge e e ce ( )En EEG on mesure toujours une diffrence de potentiel entre diffrents endroits du scalp. On peut mesurer toutes les diffrences entre les 19 endroits standard. La faon dorganiser p gces diffrences lcran est appele un montage. Une diffrence est appele une drivation.

Exemple 1 : signaux affichs = FP1-F7, F7-T3, T3-T5, T5-O1, FP1-F3, ..

Exemple 2 : signaux affichs = FP1-FP2, F7-F3, F3-Fz, Fz-F4, F4-F8, ..

(ce montage est souvent appel longitudinal) (souvent appel montage transversal)

EEG : montage et rfrence (3)G : o ge e e ce (3)Linformation obtenue dans un EEG varie avec le montage. Lors dun vrai enregistrement EEG, le neurologue changera souvent de montage pour avoir la meilleure image possible des activits.

Un montage particulier est le montage rfrentiel ou monopolaire : toutes les lectrodes du scalp sont mesures par rapport une seule lectrode de rfrence :mesures par rapport une seule lectrode de rfrence :

Le rfrence de mesure est souvent situe un endroit inactif , dans cet exemple sur la mastode gauche (A1).

Beaucoup dappareils rcents utilisent comme rfrence les mastodes gauche et droite relies,rfrence les mastodes gauche et droite relies, offrant ainsi une image symtrique des hmisphres gauche et droit du cerveau.

Un autre montage spcial est appel rfrence moyenne (common average). Dans ce montage de type monopolaire, la rfrence utilise est la moyenne mathmatique des 19 lectrodes du scalp.moyenne mathmatique des 19 lectrodes du scalp.

EEG : montage et rfrence (4)G : o ge e e ce ( )RECONSTRUCTION

Sur un polygraphe papier le montage est choisi lors de lenregistrementSur un polygraphe papier, le montage est choisi lors de l enregistrement.

Sur un appareil digital, on peut enregistrer toutes les lectrodes dans un montage monopolaire et reconstruire ensuite tous les autres montages par calcul. Lors de lanalyse de lenregistrement, le mdecin peut instantanment passer dun montage un autremdecin peut instantanment passer d un montage un autre.

ELECTRODE DE TERRE ou DE MASSE

Tous les appareils EEG rclament une lectrode supplmentaire pour des raisons lectriques. Cette lectrode est appele terre (ground ou earth) ou rfrence, et est indispensable au fonctionnement des amplificateurs de lappareil. Si cette lectrode est dfaillante, tous les EEGs peuvent disparatre !

POLARITE

Pour des raisons historiques, le signal lcran/sur papier monte lorsque la drivation mesure est NEGATIVE.

Montages EEG en sommeilo ges G e so eQUEL MONTAGE UTILISER EN POLYSOMNOGRAPHIE ?

Tous les lments EEG que lon recherche lors du sommeil sont prsents dans les lectrodes centralesTous les lments EEG que l on recherche lors du sommeil sont prsents dans les lectrodes centrales et ne sont pas latralises (lectrodes gauche, au centre ou droite donnent la mme information). En thorie une seule drivation C3-A2 suffit donc scorer les stades de sommeil.

En pratique on enregistre au moins 3 drivations pour avoir plus dinformation et pour avoir uneEn pratique on enregistre au moins 3 drivations pour avoir plus d information et pour avoir une rserve si une lectrode lche en cours denregistrement. La plupart des enregistrements comprennent des lectrodes frontales, centrales et occipitales sur les 2 hmisphres (exemple de 6 drivations : FP1-A2, C3-A2, O1-A2, FP2-A2, C4-A2, O2-A2).

Bien sur, si la PSG est enregistre pour valuer une pathologie neurologique particulire (par exemple, lpilepsie) il peut tre dsirable denregistrer beaucoup plus de drivations jusquau systme 10/20l pilepsie) il peut tre dsirable d enregistrer beaucoup plus de drivations, jusqu au systme 10/20 complet (19 lectrodes).

lments de lEEG de sommeil (1) e s de G de so e ( )Cet expos est limit et ne donne donc quune trs brve introduction cette vaste matire !

Les activits et lments que lon recherche pour analyser le sommeil adulte sont principalement :

Dans lEEG :

- activit Alphaactivit Alpha

- activit Delta

- Fuseaux et complexes K

Dans lEOG :

- mouvements oculaires (rapides et lents)

Dans lEMG :

- augmentation/diminution du tonus musculaire

Note : les amplitudes indiques pour l EEG sont des valeurs indicatives, dpendant fortement du montage utilis, du placement des lectrodes et du patient. Ces informations ont trait ladulte, les bbs et enfants ont des signaux fortement diffrents. Les bandes de frquence indiques peuvent varier lgrement daprs les auteurs consults.que ce d ques peuve v e g e e d p s es u eu s co su s.

lments de lEEG de sommeil (2)

Activit ALPHA

e s de G de so e ( )

Activit rgulire 7,5..13 Hz (cycles par seconde), amplitudes de 20 100 V.

Lalpha est le rythme de base normal dun adulte qui se relaxe les yeux ferms.

Lalpha est normalement le plus grand dans les drivations postrieures du cerveau ; il est absent chez les bbs et jeunes enfants.

1s/div

lments de lEEG de sommeil (3)Activit DELTAActivit ample et lente 0 5 4 Hz amplitudes excdant 75 V

e s de G de so e (3)

Activit ample et lente 0,5..4 Hz, amplitudes excdant 75 V.

Le delta est le rythme dominant chez ladulte durant le sommeil profond (stades 3 and 4) ; il est lactivit dominante en gnral chez lenfant jusqu lge dun an environ.

Le delta est maximal sur les drivations frontales (adultes) et postrieures (enfants).

1s/div1s/div

lments de lEEG de sommeil (4)FUSEAUX (SPINDLES)Courte bouffe dactivit rapide 12 14 Hz dure de 0 5 2 secondes amplitude 15 100V

e s de G de so e ( )

Courte bouffe d activit rapide 12..14 Hz, dure de 0,5 2 secondes, amplitude 15..100V.

Le fuseau augmente puis re diminue en amplitude (do le nom)

Les fuseaux apparaissent dans beaucoup de stades, mais jamais lveil ou en stade 1, et le plus en pp p j pstade 2.

Ils apparaissent le mieux dans les rgions para sagittales (adulte)

1s/div

lments de lEEG de sommeil (5)Complexes KUne grande onde isole de frquence delta parfois avec un sommet pointu

e s de G de so e (5)

Une grande onde isole de frquence delta, parfois avec un sommet pointu .

Dure : 1 cycle; amplitude : >75V ; frquence : delta (0.5..4Hz)

Les complexes K apparaissent surtout en stade 2, spontanment ou lors dun lveil partiel (par p pp p p (pexemple suite un bruit extrieur).

Dhabitude maximal en rgion frontale.

1s/div

EOG durant le sommeilOG du e so eMOUVEMENTS OCULAIRESSaffichent dans les EOG comme une opposition de phaseS affichent dans les EOG comme une opposition de phase.

Les mouvements oculaires rapides se produisent en sommeil paradoxal (sommeil REM) et lveil.

Les mouvements oculaires lents apparaissent lendormissement.pp

rapid eyerapid eye movements

1s/div

slow eye movements

EMG mentonnier en sommeilG e o e e so eTONUS MUSCULAIREEst reflt par lactivit du signal EMGEst reflt par l activit du signal EMG.

Maximal lveil, dcroit avec la profondeur du sommeil. Minimal en sommeil paradoxal (REM).

Eveil

Stade 2

Stade 3/4

Stade REM

1s/div.

Exemples des stades du sommeil e p es des s des du so eEveil (yeux ouverts)

Mouvements oculaires

Clignements des yeuxg y

Pas de rythme stable, d l hpas dalpha car yeux

ouverts.

Tonus musculaire lev.

1s/div

Exemples des stades du sommeil Eveil - yeux ferms

e p es des s des du so e

Pas de mouvements oculaires rapides, mais bien des lents.

Alpha

Tonus musculaire lev.

1s/div

Exemples des stades du sommeil Stade 1


Mouvements oculaires lents

Pas dalpha

Tonus musculaire assez elev.

1s/div

Exemples des stades du sommeil Stade 2


Pas de mouvements

Fuseaux, EEG plus lent; complexes K.

Tonus musculaire moyen.

1s/div

Exemples des stades du sommeil Stades 3 et 4


Pas de mouvements (delta dans les EOG mais PAS en opposition de phase)

Delta.

Tonus musculaire faible.

1s/div

Exemples des stades du sommeil Stade REM


Beaucoup de mouvements oculaires rapides.

Ni alpha ni delta

(FP1 :artfact de mouvement oculaire))

Tonus musculaire le plus faible.

1s/div

Analyse de frquence de lEEG (1)yse de que ce de G ( )Il existe des outils mathmatiques qui permettent danalyser le contenu frquentiel dun signal, cd. quils nous disent quelles frquences sont prsentes dans un morceau de signal. Le plus connu sappelle FFT (Fast Fourier Transform).s appelle FFT (Fast Fourier Transform).

Morceau de signal EEGg

Spectre : quelles frquences sont prsentes dans ceprsentes dans ce signal ?

Analyse de frquence de lEEG (2)Ces outils - complts par dautres - peuvent fortement aider lors du scorage des stades de sommeil.

yse de que ce de G ( )

Lalpha indique lveil.

Le delta indique leLe delta indique le sommeil profond (3 et 4).

Dautres outils sont la dtection de mouvements oculaires rapides (REM) et lanalyse de lnergie de lEMG. Le REM indique lveil et le sommeil paradoxal,sommeil paradoxal, lEMG les distingue.

.

Vidomtrie synchronyseVidomtrie synchronyseUn signal de plus en plus utilis en PSG est limage filme du patient.

Lenregistrement est synchrone avec la PSG : la relecture, le scoreur peut tout instant appeler limage du patient.

Les camras infrarouge permettent une image de bonne qualit dans lobscurit.

Temps de transit du pouls (PTT)Temps de transit du pouls (PTT)Le PTT = le temps entre ljection du sang par le cur et larrive de londe de pression sanguine au doigtsanguine au doigt.

Sur lECG on prend le pic R (=environ moment jection)Sur l ECG on prend le pic R (=environ moment jection)

Une sonde photoplthysmographique au doigt mesure londe de pression.

Le PTT = une fonction de plusieurs paramtres, mais surtout f ( P artrielle )

Le PTT varie par sujet, moyenne environ 300ms. Il descend quand P artrielle augmente.

Temps de transit du pouls (2)Temps de transit du pouls (2)BUT en PSG :

Donner une image de la variation de pression artrielle en fonction de la pression intra-thoracique : une variation de la pression intra-thoracique lors dvnements obstructifs donnera une variation proportionnelle de pression artrielle qui son tour va faire osciller le PTT au rythme desqui son tour va faire osciller le PTT au rythme des mouvements de lutte.

Donner une image de laugmentation de pression artrielle lie aux micro-veils de fin dapne (montre donc aussi leslie aux micro-veils de fin d apne (montre donc aussi les arousals autonomiques)

Temps de transit du pouls (3)Temps de transit du pouls (3)Donc le PTT =

1) image de pression oesophagienne lors de Aobs /Hobs /UARS - non invasif !

2) marqueur de micro-veils, mme autonomiques

Comparaison PTT-Poeso sur des patients limites (pas dapnes franches mais suspicion UARS) faite Grenoble par le professeur Ppin :

sensibilit=80% (80% des variations de Poeso se voient sur le PTT)

prdictivit=91% (91% des variations vues sur le PTT correspondent de vrais vnements)

Conclusion : signal trs intressant, non invasif et peu couteux enregistrer. Certainement pas fiable 100%, mais aide fortement au diagnostic des cas UARS o les

t t t t t d i tiautres paramtres pneumo ne montrent pas ou trs peu de variations.

Temps de transit du pouls (4)Temps de transit du pouls (4)PTT : aspects techniquesvariations normales : trs faibles

Il faut donc F chantillonnage lev (1kHz ou +) et prcision leve !g ( ) p

Signal de loxymtre ne donne PAS de bons rsultats.

HR rythme cardiaque beat-to-beat (par analyse de lintervalleR-R) : donne image des arousals autonomiques.

Signal ne requrant aucun capteur supplmentaire, donc gratuit.

NB : rythme cardiaque filtr de loxymtre est inutilisable dans ce contextecontexte.

Vasoconstriction priphrique (PVC)V soco s c o p p que ( VC)Autres noms : Amplitude de londe de pouls, PAT (peripheral arterial tomography)

Le PVC = lamplitude de londe recueillie au doigt par photoplthysmographie.

Cette amplit de serait lie lacti it a tonomiq e en fin dapne : laro sal aCette amplitude serait lie lactivit autonomique en fin dapne : larousal au niveau autonome donnerait une petit vasoconstriction priphrique, qui provoquerait une diminution de lamplitude de londe de Pouls.

Elle dpend aussi dautres facteurs (dont la SpO2), mais donne quand mme une image fiable des arousals autonomiques en fin dapne.

Une tude rcente du Prof Ppin (CHU Grenoble) valide la technique.

Conclusion : signal trs intressant, non invasif et peu couteux enregistrer. Certainement pas fiable 100%, mais aide au dpistage des arousals autonomiques, rcalcitrants aux autres dtections !.

PTT et PVC (5)PTT et PVC (5)

Exemple 1 : variations du PTT : faibles dabord, puis augmentant avec le ronflementvariation du PVC lors de larousal (aussi dans HR mais moins visible)

PTT et PVC (6)PTT et PVC (6)Variation normaleVariation normale faible, beaucoup plus leve en lutte

Diminution de PVC et augmentation HR lors de larousallors de l arousal

E l 2 f t i ti d PTT d t l fl t di it it PVC ( t HR)Exemple 2 : forte variation du PTT durant le ronflement, disparait ensuite. PVC (et HR) montrent larousal.

EVOLUTION DU SOMMEIL PNEUMOLOGIQUE :

1988 NAF thermique, VAB, VTH

1991 Ph tth HR1991 Phono stthoscope, HR

1997 NAF pression

1999 Pneumotachographe (et Poesophagienne invasive)

2001 Phono en dB2001 Phono en dB

2003 Mouvements Substernaux

2004 PTT et PTF

PVC et HRPVC et HR

Et aprs ???? Le sommeil ne dort pas, il bouge !

ARTEFACTS DES SIGNAUX NEURO (1)( )Artfact mouvement

CAUSE : le patient bouge !

REMEDE : aucun !

ARTEFACTS DES SIGNAUX NEURO (2)( )

Artfact cardiologique

Changement de montagede montage (mme extrait)

CAUSE : placement dlectrodes malheureux; physiologie du patient (obsitCAUSE : placement d lectrodes malheureux; physiologie du patient (obsit -tissus gras)

REMEDE :parfois dplacement de llectrode ; changement de montage si lartfact nait dans la rfrence monopolaire.


Artfact dlectrode

Le signal peut tre plat ou prsenter de trs grands parasites.

CAUSE : lectrode dtache fil dlectrode cass ou mal branchCAUSE : lectrode dtache, fil d lectrode cass ou mal branch

REMEDE : recoller lectrode, remplacer fil

remarque : si rfrence ou terre plusieurs signaux (voir tous) peuvent tre affectsremarque : si rfrence ou terre , plusieurs signaux (voir tous) peuvent tre affects


Artfact 50Hz

avec filtre passe-bas

CAUSE : lectrodes mal colles (impdance leves/ingales) ; environnement

REMEDE : recoller lectrodes selon les rgles de lart (dgraisser - Nuprep !)

filtrage notch et/ou passe-bas

ARTEFACTS DES SIGNAUX NEURO (5)( )Artfact lent respiratoire

Filtrage 0.1s : mme extrait

CAUSE : mouvement respiratoire fait bouger lectrode/fil

REMEDE :positionnement lectrode ; filtrage passe-hautREMEDE :positionnement lectrode ; filtrage passe haut

ARTEFACTS DES SIGNAUX NEURO (6)( )Artfact musculaire

CAUSE : placement malheureux des lectrodes ; patient tendu filtr 20Hz

REMEDE : placement lectrodes : viter les muscles

dcontracter le patientdcontracter le patient

filtrage passe-basRunion du sommeil 18 Nov 2004 99.

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